基于ADV212的光谱数据压缩系统研究

韩亚娟，刘学斌，胡炳樑，陈小来，樊先云

（1.中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术实验室，陕西西安710119；2.中国科学院研究生院北京100049）

成像光谱技术将由物质成分决定的地物光谱与反应地物存在格局的空间影像完整地结合起来，即对每一个空间影像的像元赋予具有其本身特征的光谱信息。成像光谱仪获取的数据包括二维空间信息和一维光谱信息，所有的信息可以视为一个三维数据立方体[1]。不断提高的空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率以及不断增加的量化深度使得成像光谱仪的数据量越来越庞大。海量数据的存储和传输已成为制约成像光谱仪应用的瓶颈问题，由此，研究光谱数据压缩技术是很必要的。

对于三维光谱图像，其压缩方法可分成3类：基于预测技术的压缩方法、基于变换技术的压缩方法和基于矢量量化技术的压缩方法。

笔者主要研究基于ADV212的光谱数据图像压缩与解压缩技术。选用最新静态图像压缩标准JPEG2000为压缩标准，设计了一种FPGA搭载AD公司以JPEG2000为压缩标准的专用图像压缩芯片ADV212的方式来实现光谱数据压缩与解压缩的硬件系统。该系统用FPGA内嵌的MicroBlaze软核处理器分别对图像压缩与解压缩部分进行控制，辅以VHDL语言和C语言编程，用单个FPGA实现芯片的控制，进行图像压缩与解压缩；并在基于DMD的哈达玛变换成像光谱仪上进行了验证。

1 光谱数据压缩与解压缩系统设计方案

设计选用JPEG2000作为图像压缩算法，以AD公司的JPEG2000[2]专用芯片ADV212为核心。……